JP6229949B2 - 低圧鋳造装置 - Google Patents

Description

本発明は、アルミニウム合金等の溶解された軽合金を保持炉に供給した後、設定された圧力により保持炉からストークを介して上方にある鋳型内に押し上げて鋳造をする低圧鋳造装置に関する。

従来、低圧鋳造装置は、特許文献１の図２に示されるように、保持炉と空圧制御装置を一つずつ備えたものが一般的であった。このため、保持炉としては、様々な種類の鋳造品と注湯数に対応するために、余裕をもって比較的大きな容量の保持炉を使用することが多かった。

特公平６−２８７９４号公報

しかしながら、低圧鋳造装置の使い方としては、体積の小さな鋳造品（重量の軽い鋳造品）を鋳造する場合や、少ない注湯数の鋳造を行う場合も考えられる。従来は、このような場合でも、上述した比較的大きな容量の保持炉を使用せざるを得なかった。このため、溶湯を保持炉に保持し、且つ、保持炉内の加圧を行うためのコスト（電力量など）がかかるという問題があった。

本発明は、上記の問題に鑑みて成されたもので、溶湯を保持炉に保持し、且つ、保持炉内の加圧を行うための電力量などのコストを削減することができる低圧鋳造装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明の低圧鋳造装置は、溶湯を貯留する保持炉内を空圧によって加圧することにより、ストークを介して上方にある鋳型内に該溶湯を押し上げて鋳造をする第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機を備える低圧鋳造装置であって、一方に配設された前記第１低圧鋳造機と、他方に配設されると共に前記第１低圧鋳造機の保持炉より容量の大きい保持炉を備えた前記第２低圧鋳造機と、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機の各々の前記保持炉に第１エアー流路を介して連通接続されると共に該各々の保持炉のどちらか一方に加圧用のエアーを供給する空圧制御装置と、前記第１エアー流路の途中に配設されると共に前記第１低圧鋳造機又は第２低圧鋳造機のどちらの保持炉に加圧用のエアーを供給するかを切替える第１切替え手段と、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機の各々の前記保持炉に第２エアー流路を介して連通接続されると共に該各々の保持炉のどちらか一方の保持炉内圧力を測定する圧力測定手段と、前記第２エアー流路の途中に配設されると共に前記第１低圧鋳造機又は第２低圧鋳造機のどちらの保持炉内圧力を測定するかを切替える第２切替え手段と、を具備し、前記第１エアー流路は、前記空圧制御装置と前記第１切替え手段を接続し、且つ、前記第１切替え手段と前記第１低圧鋳造機の保持炉を接続し、且つ、前記第１切替え手段と前記第２低圧鋳造機の保持炉を接続する流路であり、前記第２エアー流路は、前記圧力測定手段と前記第２切替え手段を接続し、且つ、前記第２切替え手段と前記第１低圧鋳造機の保持炉を接続し、且つ、前記第２切替え手段と前記第２低圧鋳造機の保持炉を接続する流路であることを特徴とする。

また本発明の低圧鋳造装置は、前記第１切替え手段及び第２切替え手段は、エアーの流れる方向を切替えるアクチュエータと、該アクチュエータで切替えた方向を検出する切替え方向検出手段と、を備えることを特徴とする。

さらに本発明の低圧鋳造装置は、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機は、前記鋳型を上方から押えつける鋳型押え装置を備え、該鋳型押え装置は、型合せされた前記鋳型の上面を押圧する鋳型押え部材と、該鋳型押え部材を昇降させる昇降手段と、該昇降手段を前記鋳型押え部材と共に回動させることにより前記鋳型押え部材を前記鋳型の上方に位置させる回動手段と、を備えることを特徴とする。

本発明は、溶湯を貯留する保持炉内を空圧によって加圧することにより、ストークを介して上方にある鋳型内に該溶湯を押し上げて鋳造をする第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機を備える低圧鋳造装置であって、一方に配設された前記第１低圧鋳造機と、他方に配設されると共に前記第１低圧鋳造機の保持炉より容量の大きい保持炉を備えた前記第２低圧鋳造機と、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機の各々の前記保持炉に第１エアー流路を介して連通接続されると共に該各々の保持炉のどちらか一方に加圧用のエアーを供給する空圧制御装置と、前記第１エアー流路の途中に配設されると共に前記第１低圧鋳造機又は第２低圧鋳造機のどちらの保持炉に加圧用のエアーを供給するかを切替える第１切替え手段と、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機の各々の前記保持炉に第２エアー流路を介して連通接続されると共に該各々の保持炉のどちらか一方の保持炉内圧力を測定する圧力測定手段と、前記第２エアー流路の途中に配設されると共に前記第１低圧鋳造機又は第２低圧鋳造機のどちらの保持炉内圧力を測定するかを切替える第２切替え手段と、を具備し、前記第１エアー流路は、前記空圧制御装置と前記第１切替え手段を接続し、且つ、前記第１切替え手段と前記第１低圧鋳造機の保持炉を接続し、且つ、前記第１切替え手段と前記第２低圧鋳造機の保持炉を接続する流路であり、前記第２エアー流路は、前記圧力測定手段と前記第２切替え手段を接続し、且つ、前記第２切替え手段と前記第１低圧鋳造機の保持炉を接続し、且つ、前記第２切替え手段と前記第２低圧鋳造機の保持炉を接続する流路であるようにしたから、溶湯を保持炉に保持し、且つ、保持炉内の加圧を行うための電力量などのコストを削減することができる等種々の効果がある。

本発明の実施形態を示す一部断面正面図である。 本発明の実施形態を示す一部省略平面図である。 第１低圧鋳造機を拡大して示した一部断面正面図である。 第２低圧鋳造機を拡大して示した一部断面正面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳しく説明する。本実施形態では、溶湯を貯留する保持炉内を空圧によって加圧することにより、ストークを介して上方にある鋳型内に該溶湯を押し上げて鋳造をする方式の低圧鋳造機を２台用いている。

図１において、一方（図１における左側）には第１低圧鋳造機１００が配設されている。該第１低圧鋳造機１００は比較的小容量の保持炉１０１を備えている。また、他方（図１における右側）には第２低圧鋳造機２００が配設されている。該第２低圧鋳造機２００は、第１低圧鋳造機１００の保持炉１０１より容量の大きい保持炉２０１を備えている。

そして、第１低圧鋳造機１００と第２低圧鋳造機２００の間位置には、空圧制御装置１が配設されている。該空圧制御装置１は図２に示すように、第１低圧鋳造機１００及び第２低圧鋳造機２００の各々の保持炉１０１、２０１に第１エアー流路としての第１エアー配管２を介して連通接続されており、該各々の保持炉１０１、２０１のどちらか一方に加圧用のエアーを供給するようになっている。なお、空圧制御装置１の上部に配設された符号７（図１参照）は制御盤である。

そして、第１エアー配管２の途中には、第１低圧鋳造機１００又は第２低圧鋳造機２００のどちらの保持炉１０１、２０１に加圧用のエアーを供給するかを切替える第１切替え手段３が配設されている。また、空圧制御装置１には圧力測定手段としての圧力計４（図２参照）が付属されており、該圧力計４は空圧制御装置１の内部に配設されている。

そして、該圧力計４は、第１低圧鋳造機１００及び第２低圧鋳造機２００の各々の保持炉１０１、２０１に第２エアー流路としての第２エアー配管５を介して連通接続されており、該各々の保持炉１０１、２０１のどちらか一方の保持炉内圧力を測定するようになっている。そして、第２エアー配管５の途中には、第１低圧鋳造機１００又は第２低圧鋳造機２００のどちらの保持炉内圧力を測定するかを切替える第２切替え手段６が配設されている。

ここで、第１切替え手段３及び第２切替え手段６について詳しく説明する。該第１切替え手段３及び第２切替え手段６は、エアーの流れる方向を切替えるアクチュエータ３ａ、６ａを備えている。さらに、該アクチュエータ３ａ、６ａで切替えた方向を検出する切替え方向検出手段としてのリミットスイッチ（図示せず）を備えている。

該第１切替え手段３は、空圧制御装置１から供給される加圧用のエアーを各々の保持炉１０１、２０１のどちらに供給するかをアクチュエータ３ａの作動により切替えるようになっている。そして、該切替えた方向、即ち、どちらの保持炉１０１、２０１に切替えたのかはリミットスイッチで検出されるようになっている。

また該第２切替え手段６は圧力計４を各々の保持炉１０１、２０１のどちらに連通させるかをアクチュエータ６ａの作動により切替えるようになっている。そして、該切替えた方向、即ち、どちらの保持炉１０１、２０１に切替えたのかはリミットスイッチで検出されるようになっている。

次に第１低圧鋳造機１００について図３に基づき詳しく説明する。該第１低圧鋳造機１００は保持炉１０１を備えている。そして、該保持炉１０１内には加圧室１０２が形成されている。そして、該加圧室１０２の一方の側面には、第１エアー配管２が連通接続されており、該第１エアー配管２は第１切替え手段３の一方の接続口に接続されている。また、該加圧室１０２の他方の側面には、第２エアー配管５が連通接続されており、該第２エアー配管５は第２切替え手段６の一方の接続口に接続されている。

また、加圧室１０２内には坩堝１０３が配設されており、該坩堝１０３内には溶湯（本実施形態ではアルミニウム合金の溶湯）が貯留されている。さらに、該坩堝１０３内にはストーク１０４が挿入されており、該ストーク１０４は保持炉１０１の最上部に配設されたダイベース１０５に吊設されている。なお符号１０６は溶湯の温度を測る溶湯温度センサであり、該溶湯温度センサ１０６もダイベース１０５に吊設されている。

そして、ダイベース１０５上には、上鋳型と下鋳型が型合せされた鋳型１０７が載置されている。該鋳型１０７は図示されない鋳型搬送手段により、ダイベース１０５上に搬入、もしくは、ダイベース１０５上から搬出されるようになっている。なお本実施形態では、鋳型１０７は砂鋳型である。

また保持炉１０１の上位部外側には支持フレーム１０８が固定されており、該支持フレーム１０８上には鋳型１０７を上方から押えつける鋳型押え装置１０９が立設されている。ここで、鋳型押え装置１０９について説明する。該鋳型押え装置１０９の先端には、型合せされた鋳型１０７の上面を押圧する鋳型押え部材１１０が配設されている。そして、鋳型押え部材１１０は、該鋳型押え部材１１０を昇降させる昇降手段としての昇降シリンダ１１１の先端に連結されている。

そして、該昇降シリンダ１１１は回動手段としての回動アーム１１２の先端に装着されており、該回動アーム１１２は回動軸１１３を中心に回動可能にされている。回動アーム１１２は駆動手段としてのモータ（図示せず）により駆動されて回動されるようになっている。回動アーム１１２によって昇降シリンダ１１１を鋳型押え部材１１０と共に回動させることにより、鋳型押え部材１１０を鋳型１０７の上方に位置させるようになっている。また、回動軸１１３は支柱１１４を介して支持フレーム１０８に固定されている。

なお符号１１５（図２参照）は第１位置確認スイッチであって、鋳型押え部材１１０が鋳型１０７の上方に位置しているときにＯＮするようになっている。また符号１１６は第２位置確認スイッチであって、鋳型押え部材１１０が鋳型１０７の上方から搬出される方向に９０度回動された位置のときにＯＮするようになっている。第１位置確認スイッチ１１５、第２位置確認スイッチ１１６とも、本実施形態ではリミットスイッチを使用している。

第１低圧鋳造機１００は、このような構成にされている。なお、第１低圧鋳造機１００と第２低圧鋳造機２００は、保持炉の容量の大小の違いはあるが、装置構成は基本的に同じである。したがって、第２低圧鋳造機２００の構成についての説明は省略する。なお、第１低圧鋳造機１００が１００番台の符号を付したのに対し、第２低圧鋳造機２００において同様の構成要素は２００番台の符号を付している（図４参照）。

このように構成されたものの作動について説明する。本実施形態では、第１低圧鋳造機１００と第２低圧鋳造機２００を交互に用いる例を説明する。最初は第１低圧鋳造機１００を用いる。まず、前記鋳型搬送手段により型合せされた鋳型１０７がダイベース１０５上に搬入され、載置される。この際、鋳型１０７内のキャビティ１１７とストーク１０４は連通される。

次に、前記モータを正作動させることにより、回動アーム１１２を９０度、正方向に回動させて鋳型押え部材１１０を鋳型１０７の上方に位置させる。鋳型押え部材１１０が鋳型１０７の上方の位置に到着したら第１位置確認スイッチ１１５がＯＮする。その後、昇降シリンダ１１１を伸長作動させることにより、鋳型押え部材１１０を下降させて鋳型１０７の上面を押圧する。これにより、ストーク１０４と鋳型１０７の密着を、より確実なものとする。

次に、アクチュエータ３ａの作動により、空圧制御装置１から供給される加圧用のエアーを第１低圧鋳造機１００の保持炉１０１に供給するように第１切替え手段３を切替える。切替えた方向は前記リミットスイッチで検出される。次に、アクチュエータ６ａの作動により、圧力計４を第１低圧鋳造機１００の保持炉１０１に連通させるように第２切替え手段６を切替える。切替えた方向は前記リミットスイッチで検出される。

次に、空圧制御装置１内に配設された図示されない給気弁を開く。これにより、空圧制御装置１から加圧用のエアーが供給され、該加圧用のエアーは第１エアー配管２を通って加圧室１０２に供給される。そうすると、坩堝１０３内の溶湯の上面がエアーにより加圧され、該溶湯がストーク１０４を介して鋳型１０７内のキャビティ１１７に充填される。そして、この加圧状態を所定時間、保持する。

次に、前記給気弁を閉じると共に、空圧制御装置１内に配設された図示されない排気弁を開く。これにより、加圧室１０２内のエアーが第１エアー配管２を通って該排気弁を介して排気される。そうすると、ストーク１０４内の残湯は下降し、坩堝１０３内に戻される。その後、このままの状態を所定時間、維持する。即ち、キャビティ１１７内の鋳物製品を冷却するということである。

そして、該鋳物製品の冷却を所定時間行った後、昇降シリンダ１１１を収縮作動させることにより、鋳型押え部材１１０を上昇させて鋳型１０７上面の押圧を解除する。次に、前記モータを逆作動させることにより、回動アーム１１２を９０度、逆方向に回動させて鋳型押え部材１１０を鋳型１０７の上方から搬出させる。この際、回動端で第２位置確認スイッチ１１６がＯＮする。次に、前記鋳型搬送手段により、注湯済みの鋳型１０７をダイベース１０５上から搬出させる。

なお本実施形態における空圧制御装置１について、より詳しく説明すると、該空圧制御装置１は、保持炉内に形成された加圧室を、所定の時間−圧力曲線（目標パターン）に従って加圧制御する機能を有している。したがって、本実施形態においては、上述した坩堝１０３内の溶湯の上面をエアーにより加圧する際には、保持炉１０１内に形成された加圧室１０２を、所定の時間−圧力曲線、即ち、目標パターンに従って加圧制御する。なお加圧室１０２内の圧力は圧力計４により測定されるようになっている。

次に、第１低圧鋳造機１００に替えて第２低圧鋳造機２００を用いる。これについて説明する。第１低圧鋳造機１００と第２低圧鋳造機２００は、保持炉の容量の大小の違いはあるが、作動も基本的に同じである。したがって、第２低圧鋳造機２００の作動についての説明は省略する。

使用する低圧鋳造機を第１低圧鋳造機１００から第２低圧鋳造機２００に切替える場合、まず、アクチュエータ３ａの作動により、空圧制御装置１から供給される加圧用のエアーを第２低圧鋳造機２００の保持炉２０１に供給するように第１切替え手段３を切替える。切替えた方向は前記リミットスイッチで検出される。次に、アクチュエータ６ａの作動により、圧力計４を第２低圧鋳造機２００の保持炉２０１に連通させるように第２切替え手段６を切替える。切替えた方向は前記リミットスイッチで検出される。このようにして切替えられる。

なお本実施形態では、第１低圧鋳造機１００又は第２低圧鋳造機２００のどちらか一方で上述の加圧する工程から冷却する工程までを行っている間、他方の低圧鋳造機では別のことを行うようにしている。詳述すると、この間、他方の低圧鋳造機では、前記鋳型搬送手段により型合せされた鋳型をダイベース上に搬入し、載置する。そして、鋳型押え部材を鋳型の上方に位置させた後に下降させ、鋳型の上面を押圧する。即ち、加圧する工程の前まで、準備を完了しておくということである。

なお本発明は、一方に配設された第１低圧鋳造機１００と、他方に配設されると共に第１低圧鋳造機１００の保持炉１０１より容量の大きい保持炉２０１を備えた第２低圧鋳造機２００と、を備え、鋳造する製品重量の軽重の違いなどに基づき、どちらの低圧鋳造機を使用するかを選択することができる。

例えば、製品重量０．５ｋｇの製品を１０個と製品重量２５ｋｇの製品を１０個鋳造する必要がある場合、まず、比較的小容量の保持炉１０１を備えた第１低圧鋳造機１００で製品重量０．５ｋｇの製品を１０個鋳造する。その後、使用する低圧鋳造機を第１低圧鋳造機１００から第２低圧鋳造機２００に切替える。そして、第１低圧鋳造機１００の保持炉１０１より容量の大きい保持炉２０１を備えた該第２低圧鋳造機２００で製品重量２５ｋｇの製品を１０個鋳造する。

このようにして、鋳造する製品重量の軽重の違いなどに基づき、適切な容量の保持炉を備えた低圧鋳造機を選択して使用することができる。このため、溶湯を保持炉に保持し、且つ、保持炉内の加圧を行うための電力量などのコストを削減することができるという利点がある。なお、少ない注湯数の鋳造を行う場合は、比較的小容量の保持炉１０１を備えた第１低圧鋳造機１００のみを使用して鋳造を行うようにすればよい。また本発明では、第１低圧鋳造機１００と第２低圧鋳造機２００の２台の低圧鋳造機を用いているが、空圧制御装置１は一つで済むという利点もある。

また本発明では、第１切替え手段３及び第２切替え手段６は、エアーの流れる方向を切替えるアクチュエータ３ａ、６ａと、該アクチュエータ３ａ、６ａで切替えた方向を検出する切替え方向検出手段と、を備えた構成にされている。本構成によれば、使用する低圧鋳造機を簡単な構成で素早く切替えることができるという利点がある。

さらに本発明では、第１低圧鋳造機１００は、鋳型１０７を上方から押えつける鋳型押え装置１０９を備え、該鋳型押え装置１０９は、型合せされた鋳型１０７の上面を押圧する鋳型押え部材１１０と、該鋳型押え部材１１０を昇降させる昇降手段１１１と、該昇降手段１１１を鋳型押え部材１１０と共に回動させることにより鋳型押え部材１１０を鋳型１０７の上方に位置させる回動手段１１２と、を備えた構成にされている。また、第２低圧鋳造機２００も同様な構成にされている。本構成によれば、鋳型の上面を押圧することにより、ストークと鋳型の密着を、より確実なものとする工程を簡単な構成で容易に実現できるという利点がある。

なお本発明の実施形態では、鋳型として砂鋳型を用いたが、該鋳型の種類は、これに限定されるものではなく、鋳型として例えば、金型を用いるようにしてもよい。また砂鋳型を用いる場合、該砂鋳型は、鋳枠に保持された枠付鋳型、又は、鋳枠の無い無枠鋳型のどちらでもよい。

また本発明の実施形態では、回動アーム１１２、２１２をモータ駆動によって回動させているが、これに限定されるものではなく、モータを用いず、回動アーム１１２、２１２を作業者が手作業により回動させるようにしてもよい。

１ 空圧制御装置
２ 第１エアー流路
３ 第１切替え手段
３ａ アクチュエータ
４ 圧力測定手段
５ 第２エアー流路
６ 第２切替え手段
６ａ アクチュエータ
１００ 第１低圧鋳造機
２００ 第２低圧鋳造機
１０１ ２０１ 保持炉
１０４ ２０４ ストーク
１０７ ２０７ 鋳型
１０９ ２０９ 鋳型押え装置
１１０ ２１０ 鋳型押え部材
１１１ ２１１ 昇降手段
１１２ ２１２ 回動手段

Claims (3)

1. 溶湯を貯留する保持炉内を空圧によって加圧することにより、ストークを介して上方にある鋳型内に該溶湯を押し上げて鋳造をする第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機を備える低圧鋳造装置であって、
   一方に配設された前記第１低圧鋳造機と、他方に配設されると共に前記第１低圧鋳造機の保持炉より容量の大きい保持炉を備えた前記第２低圧鋳造機と、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機の各々の前記保持炉に第１エアー流路を介して連通接続されると共に該各々の保持炉のどちらか一方に加圧用のエアーを供給する空圧制御装置と、前記第１エアー流路の途中に配設されると共に前記第１低圧鋳造機又は第２低圧鋳造機のどちらの保持炉に加圧用のエアーを供給するかを切替える第１切替え手段と、前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機の各々の前記保持炉に第２エアー流路を介して連通接続されると共に該各々の保持炉のどちらか一方の保持炉内圧力を測定する圧力測定手段と、前記第２エアー流路の途中に配設されると共に前記第１低圧鋳造機又は第２低圧鋳造機のどちらの保持炉内圧力を測定するかを切替える第２切替え手段と、を具備し、
   前記第１エアー流路は、前記空圧制御装置と前記第１切替え手段を接続し、且つ、前記第１切替え手段と前記第１低圧鋳造機の保持炉を接続し、且つ、前記第１切替え手段と前記第２低圧鋳造機の保持炉を接続する流路であり、
   前記第２エアー流路は、前記圧力測定手段と前記第２切替え手段を接続し、且つ、前記第２切替え手段と前記第１低圧鋳造機の保持炉を接続し、且つ、前記第２切替え手段と前記第２低圧鋳造機の保持炉を接続する流路であることを特徴とする低圧鋳造装置。
2. 前記第１切替え手段及び第２切替え手段は、エアーの流れる方向を切替えるアクチュエータと、該アクチュエータで切替えた方向を検出する切替え方向検出手段と、を備えることを特徴とする請求項１記載の低圧鋳造装置。
3. 前記第１低圧鋳造機及び第２低圧鋳造機は、前記鋳型を上方から押えつける鋳型押え装置を備え、該鋳型押え装置は、型合せされた前記鋳型の上面を押圧する鋳型押え部材と、該鋳型押え部材を昇降させる昇降手段と、該昇降手段を前記鋳型押え部材と共に回動させることにより前記鋳型押え部材を前記鋳型の上方に位置させる回動手段と、を備えることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載の低圧鋳造装置。